电石炉电极自动控制系统

静 阳

大连重工机电设备成套有限公司 辽宁 大连 116000

1 概述

电石炉通过冶炼变压器，将35KV(或110KV)高压电变成低压后，经由短网、软铜线等导入电极，电极插入炉料内，经过电极电弧热和炉料电阻热使炉料反应生成产品。电石炉生产最重要的环节就是电极的控制，生产人员通过对电极入炉深度或变压器档位的控制，实现对电极电参数的调节，进而实现电石炉的最优控制。

电石炉的电极系统包括电极套筒、电极、电极升降装置、电极压放装置。电极自动控制主要指电极压放自动控制和电极套筒升降自动(行业内称电极升降自动，以下简称电极升降自动)控制。

2 电极自动的必要性

电石炉的电极为连续式自动焙烧电极，是由电极糊和钢板卷制而成的铁壳组成的，电极糊装在铁壳内，当电极与原料接触时，会产生电弧，经过高温焙烧，使电极糊碳化而形成电极。这种电极在电石炉生产过程中是要不断消耗的，所以需要间接下放电极，以保证生产正常。

由于从电极糊颗粒到形成电极需要一个慢慢碳化的过程，若连续不断的通过下放电极来调节电参数，将未焙烧好的电极下放至炉内，势必会造成断电极事故，此时需通过控制电极的升降来达到对电石炉电参数的调节。

实际生产中，生产人员也是主要通过调节电极升降并根据实际炉况定时压放电极来操控电石炉的。

据统计，1台电石炉3根电极每天的升降次数总和约1500次，电极压放次数约100次，投入电极自动控制系统后，操作工每天操作次数减少约1600次，将大大减少操作工工作量，并能有效规避人为原因造成的操作失误。

3 电极压放自动

电极插入电石炉料部分会慢慢消耗，故需每隔一段时间压放一次电极进行补充，每次压放量约20mm，在电石炉有功功率确定时，电极的消耗速度是一定的，此时只需要设定压放间隔时间，自动压放电极即可。

如图1所示，电极压放自动控制除具备按设定时间自动压放电极功能外，还应具备单次压放量统计、累计压放量统计、累计压放次数统计等功能。生产人员可定期记录并手动对统计数据清零。

4 电极升降自动

当生产人员根据炉况将电石炉变压器调整到合适档位时，将中一段时间内保持该档位运行，由于炉内原料一直在进行焙烧、原料变化、电石出炉等情况，熔池实时发生变化，导致电极的电压、电流等电参数实时变化，此时就需要通过对电极位置进行微调来达到保持电极电参数相对稳定的状态。

电极升降自动控制需要设定电极的目标值、电极电流偏差值、电极电阻设定值、电极电阻偏差值、有功功率设定值、有功功率偏差值等参数，辅以电极位置上下限，参数设定好后控制系统根据设定参数进行电极升降自动调节。

电极升降自动共分为恒电流、恒电阻、恒功率三种模式，三种模式分别将电极电流、电极电阻、电极有功功率作为可控参数，当PLC程序判断可控参数超出生产人员设定的允许区间时，程序将输出命令，对电极进行上升或者下降操作。一次动作执行时间约3S左右，动作执行完成后程序会有一个等待时间，在等待时间内，不执行下一次判断。电极升降自动参数设置如图2所示。

图1

图2

5 运行效果

根据对内蒙古某项目一台电石炉项目自2018年1月8日至4月30日电极自动化率进行统计，自动化率均超过90%，大大降低了操作工的工作量。如图3。

自动时间/h总时间/h自动化率电极12360.852526.90.93电极22330.752526.90.92电极32320.612526.90.92

6 结论

由此可见，电石炉自动控制是电石生产控制的趋势所在，且经现场实践运行效果非常好，自动化率高，基本可以解放操作工的双手，大大降低工作量，减少人为操作的随意性和操作失误的概率，提高生产的稳定性，从而提高企业效益。